73 Untergrundabdichtung
73.1 Leistungsbeschreibung (rechtliche / technische Grundlagen)
Die Errichtung einer nachträglichen Untergrundabdichtung hat zum Ziel, die vertikale Schadstoffausbreitung aus einem kontaminierten Bereich über den Grundwasserpfad zu unterbinden. Am ehesten kommt eine Basisabdich- tung in Kombination mit anderen Sicherungsmaßnahmen wie Oberflächenabdichtung und vertikale Abdichtung sowie einer Sickerwassererfassung und -behandlung in Betracht. Sind unter einer Altlast bis in größere Tiefen nur wasserdurchlässige Bodenschichten anzutreffen, so kann es sinnvoll sein, die Einkapselung an der Basis durch eine nachträgliche Basisabdichtung zu schließen. Durch die vollständige Einkapselung wird ein im Grundwasser stehender “Topf” ausgebildet, dessen Innenwasserstand geringfügig unterhalb des Außenwasser- standes gehalten wird, um einen dem Konzentrationsgradienten entgegengerichteten Druckgradienten zu errei- chen. Als sehr kostenintensives Verfahren wurde der Einbau einer nachträgliche Basisabdichtung bisher nur in Einzelfällen realisiert.
Verfahrensbeschreibung
Die Verfahren zur nachträglichen Errichtung einer Untergrundabdichtung basieren im wesentlichen auf Porenin- jektionsverfahren und die bergmännische Unterfahrung (Stollenbau). Je nach Bauverfahren wird unterschieden zwischen
vertikaler Injektion geeigneter, abdichtender Materialien in das vorhandene Gestein von der Gelände- oberfläche aus nach Durchbohrung des Schadstoffkörpers (Jet-Grouting-Verfahren),
horizontaler Injektion geeigneter, im erhärteten Zustand gering durchlässiger Materialien in das vor- handene Gestein von Baugruben / Schächten bzw. von bergmännisch hergestellten Stollen aus (Injekti- onsschirme),
Herstellung einer durchgehenden Sohle mittels Dichtungsteppich aus geeigneten, abdichtenden Mate- rialien von bergmännisch hergestellten Stollen aus (Injektion mit Düsenstrahlsäge, Stahlelemente mit Dichtungsmasse, Einbau von Dichtungsbahnen mit Schwerteinbauverfahren)
Überschnittene bzw. dicht an dicht gelegene, mit dichtendem Material verfüllte, bergmännisch erstellte Stollen.
Im Rahmen der Altlastensicherung spielen Verfahren mit bergmännischer Unterfahrung (Stollenbau) aufgrund des hohen technischen Aufwandes praktisch keine Rolle. Neben den verfahrenstechnischen Kosten wären dar- über hinaus zusätzliche Kosten für die Entsorgung von möglicherweise kontaminiertem Bodenaushub zu berück- sichtigen. Bisher wurden nachträgliche Untergrundabdichtungen von Altlasten nur mittels Injektion entspre- chender Materialien von der Geländeoberfläche aus hergestellt.
Bei dem Jet-Grouting-Verfahren wird nach dem Abteufen einer Bohrung bis zur gewünschten Tiefe mit einem oder mehreren Hochdruckdüsen an der Spitze des Bohrgestänges (Düsenstrahlverfahren) innerhalb einer defi- nierten Reichweite der anstehende Boden in seiner Struktur aufgelöst und mit einer Suspension vermischt. Das verfestigte Material liegt in Form einer Säule vor. Um einen durchgehenden Verfestigungskörper zu erhalten, werden die Bohrungen in einem Dreieckraster so angeordnet, dass es zu Überschneidungen der verfestigten Säulen kommt. Das Jet-Grouting- / Soilcrete-Verfahren wird angewandt zur in-situ-Verfestigung von kontami- nierten Böden. Es können organische und/oder anorganische Verunreinigungen eingebunden werden. Ursprüng- lich wurde das Verfahren entwickelt zur Baugrundverbesserung sowie zum Erstellen von Dichtungssohlen und Dichtwänden bei Baugruben.
Die Planung, Ausführung und Prüfung von Injektionsmaßnahmen bei Baumaßnahmen sind ausführlich in DIN 4093 beschrieben. Das Einpressen erfolgt von Bohrlöchern aus, die in einem definierten Bohrraster angeordnet sind. Dabei muss sichergestellt werden, dass sich die einzelnen Injektionskörper nach Fertigstellung überschnei- den bzw. Klüfte und Hohlräume lückenlos verfüllt werden. Bei Injektionsmaßnahmen von der Gelände- oberfläche aus muss eine flächenhafte Zugänglichkeit des Geländes für Bohrfahrzeuge usw. gegeben sein. Da bei solchen Maßnahmen zumindest teilweise durch den kontaminierten Bereich zu bohren ist, sind entsprechen- den Maßnahmen des Arbeits- und Umgebungsschutzes zu planen.
Anforderungen an die Materialien
Sohlabdichtungen haben die Aufgabe, den Untergrund der Altlasten nachträglich gegen austretendes Sickerwas- ser bzw. Kontaminationen abzudichten. Die Abdichtung muss ihre Funktionsfähigkeit, Dauerbeständigkeit und Widerstandsfähigkeit über lange Zeit behalten. Die Anforderungen an das einzubringende Dichtmaterial sind entsprechend dem jeweiligen Bauverfahren anhand folgender Aspekte anzupassen:
auf das Herstellungsverfahren abgestimmte physikalische Eigenschaften
rasche Wirksamkeit (Dichtigkeit nach dem Einbau, Festigkeit)
Beständigkeit gegen Kontamination im frischen und erhärteten Zustand
Erstarrung und Erhärtung im teilweise kontaminierten Boden
Dichtigkeit sowohl gegen Wasser als auch gegen versickerndes Niederschlagswasser und Schad- stoffphasen
Die einzubringenden Injektionsmischungen müssen je nach Komponentenauswahl eine niedrige Viskosität, damit sie fließfähig und auch über weite Strecken pumpbar sind, und ggf. eine geringe Sedimentation (Dekanta- tion) aufweisen sowie eine lange Verarbeitungszeit garantieren.
Injektionsmaßnahmen zur Herstellung von nachträglichen Basisabdichtungen sind technisch nahezu bei allen Boden- bzw. Gesteinsarten realisierbar. Bei Böden mit ausreichend großem Porenraum werden weitestgehend Ton-Zement- bzw. Bentonit-Zement-Mischungen als mineralische Baustoffe für die Injektionen eingesetzt. Bei kleineren Porenräumen (z.B. schluffiger Sand) müssen fließfähigere Gemische, wie z.B. Silikat-Gele, verwendet werden. In der Erprobung befindet sich die Einbringung von Montanwachsemulsionen mittels Düsenstrahlver- fahren (Jet-Grouting). In der nachfolgenden Tabelle sind die Anwendungsmöglichkeiten der Injektionsmittel für die Herstellung von nachträglichen Basisabdichtungen nach DIN 4093 dargestellt.
Tabelle 1: Anwendungsmöglichkeiten der Injektionsmittel für die Herstellung von nachträglichen Basisabdichtungen nach DIN 4093
Hohlräume in Abdichtung / Injektionsmittel Kies Tonzementsuspension,
Tonzementsuspension und Silikatgel1)
Sand Silikatgel,
Tonsuspension Lockergestein
schluffiger Sand Silikatgel,
Kunststofflösung (wässriges oder nichtwässriges System) Hohlräume (Karst, große Kluffe) Zementpaste,
Zementmörtel, Zementsuspension, Tonzementsuspension, Schaumstoff
Klüfte (> 0,1 mm) Zementsuspension, Tonzementsuspension,
Tonzementsuspension und Silikatgel1) Fels
Klüfte (≥ 0,1 mm) Silikatgel Hohlräume (Stollen, Kanäle) Zementpaste,
Zementmörtel, Zementsuspension Fugen und Risse (> 0,1 mm) Zementsuspension,
Tonzementsuspension Bauwerke
Risse (≤ 0,1 mm) Kunststofflösung (wässriges oder nichtwässriges System) 1) Zweiphaseninjektion
Eignungsprüfung und Qualitätssicherung
Grundsätzlich müssen für die Suspensionen, die zur Herstellung einer nachträglichen Basisabdichtung verwendet werden, die gleichen Eignungsprüfungen wie für Dichtmassen bei der Herstellung von vertikalen Dichtwänden, durchgeführt werden. Bei den Verfahren, die eine Zumischung des anstehenden u. U. kontaminierten Bodens für die eingebrachte Dichtmasse beinhalten, sind zusätzliche Untersuchungen erforderlich. Diese beziehen sich einmal auf die Mischfähigkeit des anstehenden Bodens in der Dichtmasse und insbesondere auf die Eigenschaf- ten der Mischungen selbst (Druckfestigkeit, Durchlässigkeit und Auslaugverhalten). Man wird eine Bandbreite möglicher Mischungsverhältnisse erstellen, die sich an dem verwendeten und in einem Feldversuch vorab ermit- telten tatsächlichen Mischungsverhältnis orientieren wird.
Die DIN 4093 gibt Vorgaben für die Prüfung von Injektionsmaßnahmen. Die Qualität der Ausführung der Maß- nahme kann überprüft werden durch die
Ausführung von Kernbohrungen im injizierten Bereich; Überprüfung von Mächtigkeit und Durchläs- sigkeit der hergestellten Basisabdichtung,
Durchführung von Pumpversuchen zur Überprüfung der Gesamtdichtwirkung; hierzu ist die Einrich- tung eines Grundwassermessstellennetzes erforderlich.
Ansonsten sind die für Spezialbaumaßnahmen üblichen qualitätssichernden Maßnahmen mit einer lückenlosen Dokumentation zu ergreifen.
73.2 Kostenermittlung
73.2.1 Abrechnungseinheiten, Kostenkalkulation
In der Kostenkalkulation sind die Abrechnungseinheiten wie folgt vorgesehen:
Leistung Abrechnungseinheit alternativ
Auffahren von Hohlräumen und Einbringen von Dichtsystemen m³ Injektion von Dichtmassen / Suspensionen m³
73.2.2 Leistungsregister
weiterführende Leistungen:·
LB 01-00-00 Planung, Überwachung, Dokumentation
LB 11-00-00 Umwelt- und Geotechnische Felduntersuchung, Probenahme LB 14-00-00 Geotechnische Laboruntersuchungen
LB 21-00-00 Baustelleneinrichtung
LB 22-00-00 Arbeits-, Emission- und Immissionsschutzmaßnahmen LB 25-00-00 Wasserhaltung
LB 30-00-00 Erdarbeiten LB 31-00-00 Wiedereinbau
LB 71-00-00 Oberflächenabdichtung LB 72-00-00 Vertikale Abdichtung LB 74-00-00 Immobilisierung
LB 80-00-00 Baustoffaufbereitung, Konditionierung, Vorbehandlung LB 81-00-00 Entsorgung, Transport
LB-AF Nr. Leistungsbereich 73 00 00 Untergrundabdichtung
OZ Text Preis in Euro Daten-
Einh. min max mittel anzahl
73 01 00 Maßnahmenspezifische Baustelleneinrichtung 01 Einrichten der Baustelle und Vorhaltung der
erforderlichen Geräte, Werkzeuge und Anlagen;
Räumen der Baustelle
psch. # # # 0
Maßnahme:
Einbringen von Dichtmassen in Hohlräume # # # 0
Injektionstechnik # # # 0
LB-AF Nr. Leistungsbereich 73 00 00 Untergrundabdichtung
OZ Text Preis in Euro Daten-
Einh. min max mittel anzahl
73 02 00 Untergrundabdichtung
01 Auffahren von Hohlräumen (Schächte bzw. berg- männisch erstellte Stollen) einschl. ggf. Entsor- gung von Bodenaushub und Einbringen von Dichtsystemen
m² 2.121,86 *
Verfahren:
Einbau von Dichtungsbahnen mit Schwerteinbau x #
Stahlelemente mit Dichtungsmasse x #
Düsenstrahlsäge x #
Bau von überschnittenen bzw. dicht an dicht gelegenen, mit dichtendem Material verfüllte, bergmännisch hergestellte Stollen
x #
Sohlstärke:
d < 0,50 m x #
d > 0,50 m x #
d > 1,00 m x #
73 03 00 Injektion von Dichtmassen / Suspensionen
01 Jet-Grouting m² # # # 0
02 Montanwachsinjektion m² 511,29 *
03 Injektionsschirm zwischen begehbaren Stollen m² # # # 0 Ausführung:
vertikal x #
wannenförmig x #
schräg x #
horizontal x #
Suspensionsart:
Ton-Zement x #
Ton x #
Zement x #
Zementpaste x #
Zementmörtel x #
Silikat-Gel x #
Schaumstoff x #
Kunststofflösung
(nicht wässriges System)
x #
Kunststofflösung
(wässriges System)
x #
Montanwachs x #
# keine Kostendaten vorhanden
* Daten aus LB 1997 / 1998
73.3 Literatur
Deutsches Institut für Normung (1987): DIN 4093 Einpressen in den Untergrund. Planung, Ausführung, Prü- fung; Berlin 1987.
Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg (Hrsg.) (1990): Handbuch für die Einkapselung von Altab- lagerungen, Materialien zur Altlastenbearbeitung Band 4, Karlsruhe, November 1990.
73.4 Information über Leistungsanbieter
Kompetente Fachunternehmen sind anhand einschlägiger Referenzen auszuwählen.
